STNN - Nông nghiệp đô thị có tiềm năng cải thiện an ninh lương thực thông qua sản xuất thực phẩm tại địa phương, hiệu quả và bền vững. Các ví dụ về hệ thống thực phẩm đô thị bao gồm thủy canh, nơi cây được trồng trong dung dịch dinh dưỡng không cần đất và thủy canh kết hợp với nuôi cá trong bể.
Một nghiên cứu mới từ Đại học Illinois Urbana-Champaign đã xem xét việc sử dụng nước thải thủy canh làm môi trường phát triển cho rau diếp trong hệ thống thủy canh. Thực hành này có khả năng tạo ra một hệ sinh thái tuần hoàn để tái chế chất thải hữu cơ và sản xuất thực phẩm.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm nước thải từ hai hệ thống thủy canh kết hợp với chất lỏng còn lại từ quá trình hóa lỏng thủy nhiệt (HTL), một công nghệ mới chuyển đổi sinh khối ướt thành dầu thô sinh học thông qua quy trình nhiệt độ cao, áp suất cao. HTL tạo ra nước thải được gọi là pha nước hóa lỏng thủy nhiệt (HTL-AP), rất giàu chất dinh dưỡng và có khả năng được sử dụng làm phân bón.
"Chúng tôi muốn xem liệu các vi khuẩn tự nhiên từ chất thải của cá trong hệ thống thủy canh có thể giúp chuyển đổi các chất dinh dưỡng trong HTL-AP thành các dạng chất mà cây có thể hấp thụ hay không. Chúng tôi tập trung vào việc sử dụng nước thải để nảy mầm hạt rau diếp. Cuối cùng, chúng tôi sẽ quan sát các giai đoạn phát triển khác nhau của cây trồng, bao gồm cả rau diếp trưởng thành và các loại cây trồng khác", tác giả chính Liam Reynolds, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Khoa Kỹ thuật Nông nghiệp và Sinh học (ABE), một phần của Cao đẳng Khoa học Nông nghiệp, Người tiêu dùng và Môi trường và Cao đẳng Kỹ thuật Grainger tại Illinois cho biết.
Reynolds đã tiến hành nghiên cứu khi còn là sinh viên đại học tại ABE. Anh đã giành giải Nhì cho bài báo trong Cuộc thi Giải thưởng Bài báo Sinh viên K.K. Barnes tại Hội nghị Quốc tế Thường niên năm 2023 của Hiệp hội Kỹ sư Nông nghiệp và Sinh học Hoa Kỳ tại Omaha, NE.
Trong nghiên cứu này, Reynolds đã đặt hạt rau diếp Buttercrunch vào túi nhựa Ziploc trên khăn giấy thấm đẫm nước thải trong 10 ngày, đo tốc độ nảy mầm và sự phát triển của hạt. Ông đã thử nghiệm 32 giải pháp thử nghiệm kết hợp các tỷ lệ phần trăm khác nhau của HTL-AP với nước thải từ các hệ thống thủy canh tại Bevier Café của U. of I. và Trường Trung học Khoa học Nông nghiệp Chicago. Các thử nghiệm cũng bao gồm phân bón thủy canh tiêu chuẩn và nước khử ion làm dung dịch kiểm soát.
"Chúng tôi đã từng chỉ ra rằng có thể trồng rau diếp thủy canh bằng nước thải đã qua xử lý; tuy nhiên, nó không phát triển nhanh và hiệu quả như mong đợi. Có khả năng có một số hợp chất độc hại ức chế sự phát triển của cây và cũng không có đủ chất dinh dưỡng ở dạng cây có thể hấp thụ được", đồng tác giả Paul Davidson, Phó Giáo sư tại ABE cho biết.
Trong các nghiên cứu trước đó, nhóm nghiên cứu của Davidson đã sử dụng 2,5% HTL-AP; tuy nhiên, Reynolds đã thử nghiệm các dung dịch từ 1% đến 10%.
"Chúng tôi thấy rằng các dung dịch chứa tới 8% HTL-AP vẫn khả thi cho sự phát triển của cây, ít nhất là trong giai đoạn nảy mầm. Đây là tỷ lệ phần trăm HTL-AP cao hơn bất kỳ ai đã chứng minh trước đây", Davidson tuyên bố. "Điều này giúp tái chế dòng chất thải mà nếu không sẽ phải đi đến nhà máy xử lý nước thải, nơi sẽ chiếm dụng tài nguyên hoặc sẽ thải ra môi trường gây ô nhiễm".
Mặc dù các nhà nghiên cứu không tìm thấy bằng chứng cho thấy vi khuẩn trong chất thải của cá có lợi cho rau diếp ở giai đoạn nảy mầm của hạt, nhưng họ hy vọng sẽ thấy tác dụng khi rau diếp phát triển. Hiện tại, họ kết luận rằng sự kết hợp giữa nước thải HTL-AP và aquaponic không ức chế sự nảy mầm của hạt rau diếp.
Nước thải aquaponic cuối cùng có thể bổ sung hoặc thậm chí thay thế phân bón dạng lỏng tiêu chuẩn, mặc dù cần nhiều công sức hơn để đảm bảo sự kết hợp nước thải phù hợp để cung cấp đủ dinh dưỡng cho sản xuất cây trồng thủy canh. Nhóm của Davidson cũng sẽ giải quyết các vấn đề về an toàn thực phẩm, vì một số nguồn nước thải có thể chứa kim loại nặng gây độc cho con người.
Các nhà nghiên cứu kết luận rằng việc xác định các nguồn dinh dưỡng thay thế là rất quan trọng để tăng tính tuần hoàn của hệ thống sản xuất lương thực toàn cầu cũng như giảm sự phụ thuộc vào phân bón hóa học có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch.
Huỳnh Nam (theo sciencedaily)
